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17.研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域.
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在.其中HCO3-占95%.写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-
(2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳.
①写出钙化作用的离子方程式:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O.
②同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:
xCO2+2xH218O$\frac{\underline{\;\;\;光能\;\;\;}}{叶绿体}$(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础.测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2.用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下).将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂.

②滴定.将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol?L-1HCl溶液滴定,消耗ymLHCl溶液.海水中溶解无机碳的浓度=$\frac{x•y}{z}$ mol?L-1
(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量.

①结合方程式简述提取CO2的原理:a室:2H2O-4e=4H++O2↑,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:H++HCO3-=CO2↑+H2O.
②用该装置产生的物质处理室排出的海水,合格后排回大海.处理至合格的方法是c室:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH.

分析 (1)二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸为弱酸,部分电离生成碳酸氢根;
(2)①由图可知:此过程碳酸氢根转化生成碳酸钙,据此书写方程式;
②光合作用是二氧化碳与水在太阳光作用下,在叶绿体中反应生成有机物、放出氧气的过程,氧气来源于水中的氧,据此解答;
(3)①由题意可知,需从酸化后的海水中吹出二氧化碳,那么需要滴加稀酸酸化,且装置中应从长管吹入氮气,从短管吹出二氧化碳,据此解答即可;
②依据原理NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O解答即可;
(4)a室接电源的正极,为阳极,水失去电子生成氧气和氢离子,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,与b室中的碳酸氢根反应生成二氧化碳气体,据此解答即可;
②c室连接电源的负极,为阴极,水得到电子生成氢气和氢氧根,a室中产生氢离子,用c室排除的碱液将从b室排出的酸性海水调节即可,据此解答.

解答 解:(1)二氧化碳溶于水生成的碳酸为弱酸,部分电离生成碳酸氢根,有关方程式为:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-
故答案为:CO2+H2O?H2CO3,H2CO3?H++HCO3-
(2)①反应物中含有碳酸氢根,生成物为碳酸钙,依据元素守恒以及电荷守恒得出方程式为:
2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案为:2HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O;
②光合作用产生的氧气来源于水,即水中的氧原子采用示踪法标记为18O,依据元素守恒配平应需要xCO2和2xH218O,故答案为:xCO2;2xH218O;
(3)①酸化海水,可以使用试剂:稀硫酸,利用分液漏斗滴加,长管进气,短管出气,故装置为:
故答案为:
②此反应原理为:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,即碳酸氢钠与盐酸的物质的量之比为1:1,那么海水中碳酸氢钠的浓度为c,体积均为mL,依据题意有c×z=xy,解c=$\frac{x•y}{z}$,故答案为:$\frac{x•y}{z}$;
(4)a室:2H2O-4e-=4H++O2↑,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:H++HCO3-=CO2↑+H2O,故答案为:a室:2H2O-4e=4H++O2↑,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:H++HCO3-=CO2↑+H2O;
②c室:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH,故答案为:c室:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH.

点评 本题主要考查的是海水的综合利用以及原电池和电解池的工作原理,充分理解所给信息是解决本题的关键,难度较大.

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